LE RISORSE ENERGETICHE MONDIALI: IERI,OGGI E DOMANI

Transcript

1 LE RISORSE ENERGETICHE MONDIALI: IERI,OGGI E DOMANI Alessandro Clerici Chairman Gruppo di Studio WEC «World Energy Resources» Senior Corporate Advisor - CESI S.p.A. WEC-FAST- AEIT Conferenza del 7/4/2014 a Milano 1

2 INTRODUZIONE 2

3 Pur considerando le diverse realtà di singole nazioni e continenti, energia ed ambiente hanno assunto un ruolo sempre più interdipendente e con un impatto globale, specie per gli effetti ambientali. Vale quindi la pena di inquadrare a livello mondo la realtà Italiana che nel settore energetico conta cica l 1,2% dei consumi totali di energia primaria. 3

4 Occorre considerare dati e numeri del problema in modo laico e non ideologico e sotto questo punto di vista il WEC (World Energy Council), con il suo gruppo di Studio World Energy Resources, ha presentato il proprio rapporto 2013 in occasione del 22 Congresso Mondiale dell Energia di Ottobre 2013 in Sud Corea. 4

5 L elettricità è sempre più importante e nel 2030 per la sua produzione assorbirà il 44% delle risorse energetiche primarie. La produzione di elettricità è causa del 40% delle emissioni di CO 2 derivanti da attività umane. 1,3 miliardi di persone senza elettricità:l Africa, con il 14% della popolazione mondiale consuma il 3% dell energia elettrica globale ma il 40% viene consumato dal Sud Africa che rappresenta il 5% della popolazione del continente africano. 5

6 IL RAPPORTO DEL WEC 2013 A. Clerici 6

7 WEC World Energy Resources capitoli: 1 per ogni risorsa dati a livello globale, regionale e nazionale DA QUESTA EDIZIONE EFFICIENZA ENERGETICA TRA LE RISORSE CONFRONTI CON LE RISORSE DEL RAPPORTO WEC 1993: COSA E CAMBIATO IN 20 ANNI A. Clerici - 7

8 Fonti Fossili Mondiali (Dati 2011) Fonte: World Energy Council, 2013 CARBONE PETROLIO GAS NATURALE Riserve (R)= 891 Gt Consumi (C)= 7.51 Gt Produzione (P) = 7.52 Gt R/P = 118 anni R= 223 Gt C = 4,15 Gt P = 3,98 Gt R/P = 56 anni R = 210 Tcm C = 3,37 Tcm P = 3,51 Tcm R/P = 60 anni R (%) R/P (a) P (%) C (%) R (%) R/P (a) P (%) C (%) R (%) R/P (a) P (%) C (%) America Lat. + Car Nord America (US, Canada) Europa* Asia Centro-Sud Asia Est (Cina, Giappone, S. Korea, Taiwan) Asia Sud-Est + Pacif Mena Africa R (%) = Riserve % del totale mondiale C (%) = Consumi % del totale mondiale Gas non convenzionale estraibile 500 Tcm P (%) = Produzione % del totale mondiale R/P (a) = Rapporto riserve su produzione in anni Petrolio non convenzionale estraibile 350Gt *Siberia inclusa A. Clerici - 8

9 Coal Reserves Reserves: Mt Reserves: Mt Reserves: Mt <1 000 Mt > Mt Annual Production (Mt) Annual Consumption (Mt) R/Pratio (years) Reserves: Mt Reserves: Mt Reserves: Mt Reserves: Mt Reserves: Mt A. Clerici - 9

10 Coal World Coal reserves Reserves (Mt) Production (Mt) 2011 R/P Top 5 countries years United States of America > 100 Russian Federation > 100 China Australia > 100 India > 100 Rest of World > 100 World Total > 100 Benefits Wide geographic distribution Stable and predictable costs New technologies for coal improve environmental performance Drawbacks High emissions of CO 2, particulates and other pollutants Not suitable for peaking generation units CCS/CCUS have negative impact on thermal plant efficiency A. Clerici - 10

11 L area con la maggior produzione e i maggiori consumi è l Asia dell Est(Cina, Giappone, Sud Corea, Taiwan), e chiaramente la Cina fa la parte del leone con circa il 50% dei consumi mondiali, ma è caratterizzata da un rapporto R/P di 34 anni. L area con le maggiori riserve è l Europa (31% e rapporto R/P di 250 anni) seguita dal NordAmerica con riserve pari al 27% delle globali e rapporto R/P di 209 anni. 11

12 America Latina e Africa assorbono congiuntamente solo il 3% dei consumi mondiali e l area Sud Est Asia e Pacifico è caratterizzata da una prevalente esportazione (Australia e Indonesia) Nelle altre aree geografiche la situazione di produzione e consumi è abbastanza equilibrata, con Nord America che esporta e con Europa ed Est Asia che importano. Chiaramente ciascuna area geografica presenta all interno grandi differenze,basti pensare, in Europa, alla Polonia che è largamente indipendente ed esporta e all Italia che importa praticamente tutto il carbone che consuma 12

13 Oil Reserves <1 000 Mt > Mt Reserves: Mt Reserves: Mt Reserves: Mt Annual Production (Mt) Annual Consumption (Mt) R/Pratio (years) Reserves: Mt Reserves: Mt Reserves: Mt Reserves: Mt Reserves: Mt 4 56 A. Clerici - 13

14 Oil World Crude oil reserves Reserves (Mt) Production (Mt) 2011 R/P Top 5 countries years Venezuela > 100 Saudi Arabia Canada > 100 Iran Iraq > 100 Rest of World World Total Benefits Currently indispensable for road transport and petrochemical industries Leading tradable commodity Flexible, easy to transport fuel Drawbacks High price volatility Geopolitical tensions related to areas of greatest reserves Market dominated by leading oil producers (OPEC and large NOCs) A. Clerici - 14

15 L area dominante per le riserve è il Middle East Nord Africa(MENA) con ben il 50%, seguita da America Latina (20%) e Nord America (13%). Anche nella produzione l area MENA detiene il primato con il 36%, seguita da Europa (Russia in primis) conil 17% e Nord America 16%. Per quanto riguarda i consumi, per oltre i 2/3 sono concentrati in 3 aree: Nord America (26%), Est Asia (22%) ed Europa (21%). 15

16 Per esportazioni, l area MENA esporta oltre il 70% della propria produzione e l America Latina il 33%. L Est Asia importa il 77% dei propri consumi, il Nord America il 38% e l Europa il 19% (ma Europa ha Russia;per UE è ben diverso). Anche per il petrolio le singole realtà nazionali all interno delle macro aree presentano grandi differenze, basti confrontare Italia e Germania con Russia e Norvegia. Le riserve mondiali sono aumentate del 60% rispetto al

17 Gas Reserves Reserves: bcm Reserves: bcm Reserves: bcm <1 000 bcm >85000 bcm Annual Production (bcm) Annual Consumption (bcm) R/Pratio (years) Reserves: 3084 bcm Reserves: bcm Reserves: bcm Reserves: bcm Reserves: bcm bcm 60 A. Clerici - 17

18 Gas Natural gas reserves Reserves (bcm) Production (bcm) 2011 R/P 1 Top 5 countries years Russian Federation Iran > 100 Qatar > 100 Turkmenistan > 100 Saudi Arabia Rest of World World Total Benefits Cleanest of fossil fuels Flexible and efficient fuel for power generation Increasing proved reserves (reassessments and shale gas) Drawbacks Fields increasingly off-shore and in remote areas High upfront investment requirement for transport and distribution system Increasingly long supply routes and high cost of infrastructure A. Clerici - 18

19 Le principali riserve sono concentrate nell area MENA (41%) seguita da Europa (Russia in primis) con il 25% e da AsiaCentro Sud con il 15%. Per quanto riguarda i consumi l Europa è in testa con il 33%,seguita da Nord America (26%) e MENA ( 13%). Per le importazioni il Nord America si è reso indipendente con consumi pari alla produzione, l Est Asia importa il 70% dei propri fabbisogni e l Europa il 15%, 19

20 Le altre macro aree sono esportatrici, con il 33% della propria produzione l America Latina, il 30% l Asia Centro Sud, il 28% il Sud Est Asia epacifico e il 24% il MENA. Le riserve mondiali di gas convenzionale sono aumentate del 48% rispetto al 1993 Riserve estraibili di gas non convenzionale sono pari a 2,5 volte quelle del gas naturale. Per ora, un forte sviluppo dello shale gas solo negli Stati Uniti con una produzione che ha superato il 25% dei consumi totali di gas.- 20

21 A differenza del petrolio(facilità di trasporti via terra e via mare), non esiste per il gas un mercato mondiale e i prezzi(a seguito anche della rivoluzione dello shale gas negli Stati Uniti) presentano fortissime differenze tra Nord America, Europa (prezzi 3-4 volte superiori)e Est Asia (prezzi 5-6 volte superiori). Per il GNL (gas naturale liquefatto) le fasi di liquefazione/trasporto/rigassificazione hanno costi notevoli rispetto al trasporto via gasdotti terrestri (o marini di qualche centinaio di km). 21

22 The Nuclear World Situation as of March 10, 2011, the day before Fukushima Reactors in operation or under construction as of March 10, 2011 In operation (1) Under construction (2) No. GW No. GW Europe North America Asia South America Africa TOTAL Elaboration data from IAEA (1) For the main part of reactors in operation, extension of life for around 20 years. (2) Countries with reactors under construction are: China n 27 reactors Russia 11 India 5 South Korea 5 n 2 reactors for Japan, Slovakia, Bulgaria, Taiwan, Ukraine and n 1 reactor for Argentina, Brazil, Finland, France, Iran, Pakistan, USA. A. Clerici - 22

23 The Nuclear World Situation as of March 12, 2013, two years after Fukushima Reactors in operation or under construction as of March 12, 2013 In operation (1) Under construction (2) No. GW No. GW Europe North America Asia South America Africa TOTAL Elaboration data from IAEA (1) For the main part of reactors in operation, extension of life for around 20 years. (2) Countries w ith reactors under construction are: China n 28 reactors Russia 11 India 7 South Korea 4 n 3 reactors for USA - n 2 reactors for Japan, Slovakia, Pakistan, Taiw an, Ukraine and n 1 reactor for Argentina, Brazil, Finland, France, UAE. A. Clerici - 23

24 Uranium & Nuclear Non problemi per riserve di uranio Nuclear Installed Capacity (MW) Actual Generation (GWh) 1 Top 5 countries United States of America France Japan Russian Federation Korea (Republic) Rest of World World Total Benefits High efficiency Moderate and predictable cost of electricity over the service life Drawbacks High CAPEX and rising compliance costs Public concern about operation and final waste disposal No CO 2 during life cycle Liabilities in case of nuclear accident A. Clerici - 24

25 Per l uranio, viene confermata la posizione della IAEA (International Atomic Energy Agency) di notevoli disponibilità di combustibile,che non pone criticità anche a un eventuale forte sviluppo del nucleare. Il grande problema,a parte le opposizioni delle popolazioni,è costituito dagli alti costi di investimento e di chi si prende la responsabilità finanziaria per un grave disastro tipo Fukushima, valutato ad ora in circa 130 miliardi di dollari 25

26 Hydropower Enorme potenziale non sfruttato in Africa (93% 250GW)-70% non sfruttato in Asia (1000 GW) Hydropower Installed Capacity (MW) Actual Generation (GWh) 1 Top 5 countries China Brazil United States of America Canada Russian Federation Rest of World World Total Benefits Low operating costs No waste or CO2 emissions Simple proven technology Drawbacks High CAPEX Significant land requirement for large plants with dams/lakes Public resistance due to relocation or micro climate effects A. Clerici - 26

27 L idroelettrico contribuisce per circa il 15 % alla totale produzione di energia elettrica mondiale Dati i particolari criteri/coefficienti di trasformazione in energia primaria (che lo penalizzano come anche per eolico e fotovoltaico), ha una quota di circa il 2% nei confronti delle energie primarie 27

28 BIOMASSE BIOENERGIE Le circa MT di bioenergie utilizzate nel 2011 risultano la principale risorsa dopo i combustibili fossili e sono di gran lunga in prima posizione come rinnovabili, con una quota pari a circa l 8% delle risorse globali. Per oltre l 85% provengono da biomasse legnose, per circa l 8% da prodotti e sottoprodotti agricoli e per circa il 5% da rifiuti/scarti di municipalità e processi industriali 28

29 BIOMASSE BIOENERGIE I biocombustibili solidi (e specie derivati dal legno come sopra accennato) sono ancora la grande maggioranza ma il loro incremento annuo è dell 1% nell ultimo ventennio; combustibili liquidi e biogas hanno avuto negli ultimi 20 anni un incremento annuo dell 11% e del 15% rispettivamente. 29

30 BIOMASSE BIOENERGIE Gli scambi internazionali, anche se in forte aumento,rappresentano solo il 2% del totale utilizzo delle biomasse a scopo energetico. Sebbene i biocombustibili e specie il biodiesel abbiano avuto un forte incremento negli scambi internazionali, vale la pena di ricordare che gli attuali consumi di biocombustibili sono pari al 3% dei consumi globali di combustibili per i trasporti. Soluzioni avanzate per le tecnologie Cocombustione con combustibili fossili 30

31 Bioenergy TOTAL BIONERGY 1300 Mtoe---INTERNATINAL TRADED AS BELOW in PJ 1MT=42 PJ Source Heinimo et al.2013 Year/Product Indirect trade Industrial roundwood Wood chips and particles Direct trade Charcoal Fuel wood Wood pellets Biodiesel Ethanol Palm oil (and other vegetable oils for biodiesel) World Total Benefits Drawbacks Domestic Resources suitable for distributed generation Proven combustion technologies, including co-firing Transportation and processing implications Emissions of NOx and SOx Biofuels as alternative for transport Energy Water/Food aspects 31

32 I più grandi produttori di bioenergie in generale sono Cina, India, Nigeria e Stati Uniti ed i più grandi produttori di biocombustibili da legno sono India, Cina, Brasile, Etiopia e Nigeria. 32

33 Lo sviluppo di biomasse per usi energetici deve coesistere con un equilibrato utilizzo di acqua e con il necessario incremento delle terre dedicate all agricoltura per far fronte all aumento della popolazione mondiale ed al miglioramento della sua alimentazione; occorre evitare che incentivi sconsiderati per utilizzi energetici aumentino la fame nel mondo 33

34 Geothermal 2 main uses electricity generation and heating/cooling (heat pumps). Geothermal Electricity generation Installed Capacity (MW) Annual Output (GWh) Top 5 countries United States of America Philippines Indonesia Mexico Italy Rest of World World Total China largest resource potential. Iceland largest direct heating application per capita. Benefits Suitable for baseload generation Proven technology with high potential Wide geographical distribution Drawbacks High CAPEX Deep wells (up to 5km) Release of small fraction of controllable heavy elements A. Clerici - 34

35 Un energia circa 10 volte superiore a quella Elettrica è derivata dalla geotermia come calore diretto(islanda in testa per energia abitante)o sfruttando, con pompe di calore, il calore prossimo alla superficie terrestre. Il più grande potenziale per la geotermia si trova in Cina. 35

36 EOLICO E FOTOVOLTAICO Costituiscono le risorse energetiche che hanno registrato un enorme sviluppo negli ultimi anni, in gran parte dovuto a generosi incentivi,specie in Europa. L eolico ha visto in 20 anni passare la potenza installata da circa MW a MW di fine 2012, con una produzionedi 450 TWh, e il fotovoltaico da un valore trascurabile a MW, con una produzione di 100 TWh 36

37 Wind Wind Installed Capacity (MW) Actual Generation (GWh) 1 Top 5 countries China United States of America Germany Spain India Rest of World World Total (282000) Benefits Simple technology, quick installation and dismantling of onshore installations No fuel or waste costs Drawbacks Intermittency Grid integration challenges Clean solution for remote areas Reliance on subsidies A. Clerici - 37

38 Per l eolico, il potenziale annuo è 1,5 volte i totali consumi di energia primaria ma occorre notare: -la variabilità nel tempo dell effettiva potenza disponibile; -la scarsa densità di popolazione delle principali aree ventose (esempio, Patagonia) -i problemi/costi di connessione alla rete; -l incremento delle opposizioni ambientali 38

39 FOTOVOLTAICO La totale radiazione solare annua che raggiunge la superficie dei continenti è di oltre volte i consumi totali attuali di energia primaria da parte dell umanità 39

40 Solar PV Solar (PV) Installed Capacity (MW) Actual Generation (GWh) 1 Top 5 countries Germany Italy United States of America Japan Spain Rest of World World Total Benefits High reliability, no moving parts Quick installation Suitable solution for remote areas (2012) Drawbacks Intermittency Grid connection challenges Use of toxic materials - A. Clerici - 40

41 TORBA contrbuto minore 1/1000 Production (thousand tonnes) Consumption (thousand tonnes) Peat (for fuel) 1 Top 5 countries Finland Ireland Belarus Russian Federation Sweden Rest of World World Total Benefits Many uses (electricity, heat, agriculture, etc.) Large number of undisturbed peatland globally Drawbacks CO 2 emissions Life cycle assessment issues Competition for land use A. Clerici - 41

42 ENERGIA DAL MARE Con le 3 principali tecnologie: --sfruttamento di maree, -- onde -- OTEC - Ocean Thermal difference Energy Conversion si è ben lontani da una produzione apprezzabile e da un sostanziale sviluppo a breve/medio termine e ricerche e prototipi debbono essere promossi. A. Clerici - 42

43 EFFICIENZA ENERGETICA - Energia primaria MTEP - Consumi finali 8500 MTEP VA CONSIDERATA L INTERA CATENA DA ESTRAZIONE DI MATERIE PRIME ENERGETICHE, TRASFORMAZIONI, TRASPORTO, DISTRIBUZIONE, MACCHINARI ED APPARECCHIATURE PER CONSUMI FINALI A. Clerici - 43

44 L efficienza media delle centrali termoelettriche nel mondo è inferiore al 33%. Se tutte avessero (centrali a carbone ed a gas ) le BAT si risparmierebbero: - il 30% del carbone consumato per produrre elettricità e si potrebbero togliere dal servizio 500 GW di centrali a carbone - il 30% del gas consumato e si potrebbero eliminare 300 GW di centrali a gas - oltre 3 miliardi di tonnellate di CO2. A. Clerici - 44

45 I motori elettrici nel mondo consumano il 50% dell elettricità pari a oltre TWh Con l utilizzo diffuso di motori ad alta efficienza ed inverters, quando necessario, si risparmierebbero - almeno TWh (i consumi del Giappone) GW di centrali di generazione(4 volte il picco della potenza consumata in Italia) - oltre tonnellate di CO2/anno A. Clerici - 45

46 CONFRONTI E CONSIDERAZIONI FINALI A. Clerici - 46

47 % Growth Population, billion % GDP Trillion USD % TPES Mtoe/year PRODUCTION % Coal Mt % Oil Mt % Natural Gas bcm % Nuclear TWh % Hydro Power TWh % Biomass Mt % Other renewables* TWh more than 1000% Electricity Production/year Total TWh % Per capita MWh % CO 2 emissions/year Total CO 2 Gt % Per capita tonne CO % Energy intensity koe/ 2005 USD % A. Clerici - 47

48 Total Primary Energy Supply by resource 1993, 2011 and 2020 Source: WEC Survey of Energy Resources 1995, World Energy Resources 2013 and WEC World Energy Scenarios to Mtoe Nuclear Fossil Renewables (other than large hydro) Hydro (>10MW) Mtoe 2% 5% 16% 2% 6% 76% 11% Mtoe 2% 6% 10% 82% 48

49 Considerando le riserve accertate ad oggi di carbone ( oltre100 anni con consumi attuali), di gas(60 anni) e sia di petrolio (56 anni) convenzionali e le enormi riserve accertate di gas e petrolio non convenzionali, non vi è scarsità di combustibili fossili per ben oltre un secolo (addio peak oil ); la problematica rimane - l impatto sull ambiente per il loro utilizzo - la concentrazione di alcuni di essi (olio/gas) in aree particolari A. Clerici - 49

50 Il consumo totale di energie primarie al 2012 è stato con i seguenti contributi; - il petrolio ha avuto una quota del 31 %(6 punti % in meno in 10 anni), - il carbone del 28 %(4,5 punti % in più), - il gas del 23% (2 punti % in più). - le biomasse del 9.5%, - il nucleare del 5% (perdita di 1,5 punti in%) - l idroelettrico del 2,3% (costante) e le altre rinnovabili dell 1,2 % (enorme sviluppo). -- A. Clerici - 50

51 A parte le rinnovabili, la risorsa che ha avuto il maggior incremento è stato quindi il carbone dato il suo estenso uso per la produzione di elettricità in paesi come Cina ed India. Il petrolio è la risorsa che ha perso di più in punti %. Le fonti fossili contribuiscono ancora per l 82% ai fabbisogni energetici dell umanità. A. Clerici - 51

52 Per la produzione di energia elettrica (~ TWh a livello mondo): - il carbone risulta ancora la principale risorsa con il 40%, - seguito dal gas 22,5%,idroelettrico 16%, nucleare 13%, petrolio 4%, vento 2,4% ed altre rinnovabili per il 2,1% (fotovoltaico 0,4%). Le fonti fossili contribuiscono per il 66% ed hanno guadagnato 2 punti% in 10 anni. A. Clerici - 52

53 QUALI SONO STATI I PRINCIPALI FATTORI NEGLI ULTIMI 20 ANNI -l emergere dei problemi ambientali che non hanno trovato un approccio condiviso ; un crollo del prezzo della CO 2 in Europa; -un costante aumento dei consumi energetici e specie dell elettricità che assume sempre maggior importanza; -l esplosione di eolico e fotovoltaico ( in particolare in Europa, a seguito di generosi sussidi negli ultimi 10 anni),che raggiungono tuttavia circa l 1 % delle risorse primarie ed il 3 % nella produzione di elettricità -a dieci anni di prezzi del petrolio bassi (circa 30$/barile) sono seguiti degli aumenti sostanziali dal 2001 con valori ora intorno ai 100 $/barile; - A. Clerici - 53

54 - il nucleare che ha avuto l impatto di Fukushima; - la crisi finanziaria ed economica che ha ridotto i trends dei consumi energetici, specie dei paesi industrializzati ; - lo sviluppo negli Stati Uniti dello shale gas a bassi prezzi (1/3 di quelli Europei ed 1/5 di quelli in Estremo Oriente) - la primavera araba; - il potenziale dell efficienza energetica che non trova efficaci approcci; - una sempre maggiore influenza dell opinione pubblica sulle politiche energetiche - la diffusione pervasiva di ICT in tutti i settori A. Clerici - 54

55 Rispetto a tale scenario mondiale l Italia, che ha perso 8 punti % di PIL in 5 anni, dipende dall estero per circa l 80% delle risorse energetiche. - Il consumo di risorse primarie nel 2012 è sceso a 171 MTEP (valore di fine anni 90), - Il petrolio è a 62 MTEP (valore di fine anni 60) - Il gas con 61 MTEP è ai valori di 10 anni orsono. A. Clerici - 55

56 Dal 2000 al 2012 il petrolio è sceso da una quota del 50% al 36,2%,il gas è salito dal 31,5% al 35,7%,il carbone ha raggiunto le 17,6 MTEP passando dal 7% al 10,3%,le importazioni di elettricità sono rimaste praticamente costanti a 8 MTEP mentre le rinnovabili hanno raggiunto le 22,3 MTEP passando dal 6,6% al 13,1% superando a fine 2012 quanto era previsto per il A. Clerici - 56

57 Nonostante il calo dei consumi, gli alti prezzi di petrolio e gas hanno contribuito al record della cosiddetta bolletta energetica per il sistema Italia, bolletta che ha raggiunto i 64,5 miliardi di euro(4% del PIL!!) con petrolio per 34 miliardi di e gas per 24. A. Clerici - 57

58 Vale la pena però di ricordare che la vera bolletta energetica per gli Italiani (corrispondente a quanto si paga per benzina,petrolio,gas elettricità da industrie e cittadini ) considerando i costi di trasformazione e distribuzione e tasse, balzelli ed incentivi vari si superano i 160 miliardi di /anno pari a circa il 12 % del PIL. A. Clerici - 58

59 GRAZIE PER L ASCOLTO E SONO QUI A RISPONDERE ALLE DOMANDE A. Clerici - 59